沈某南區塊抗高溫防塌鉆井技術研究應用

摘 要：沈某南區塊構造上位于大民屯凹陷榮勝堡洼陷帶，為了探索榮勝堡洼陷深層原生油氣藏含油氣性，部署1口探井，設計井深4680米。區塊沙三下部及沙四段硬脆性泥巖發育，易造成井壁坍塌，漏塌同段，鉆井液密度安全窗口窄，易出現井下復雜情況。針對上述問題，該項研究通過開展抗高溫防塌水基鉆井液技術和安全鉆進技術措施研究，在采用合理的鉆井液密度的前提下，通過強化封堵和抑制性，在預探井二開窄密度窗口井段防漏、防塌效果好。與鄰井沈某7井相比，沈某7井二開1238m-3709m共計七趟鉆，機械鉆速6.3m/h，本井1026m-3885m只用了三趟鉆，二開機械鉆速18.57m/h，機械鉆速提高了近3倍。設計探井的順利完鉆，充分驗證了抗高溫防塌水基鉆井液技術、安全鉆進技術措施在沈某南區塊的可行性，有效解決了二開鉆井液密度安全窗口窄井段易漏、易塌的難點。

關鍵詞：抗高溫防塌鉆井液;井壁穩定;安全鉆進措施;鉆井工程

1 項目研究背景

沈某南區塊內井深大于3500米已完鉆探井1口（沈某7井），井未鉆遇有效砂巖儲層，致使勘探停滯，阻礙勘探發現進程。為了探索榮勝堡洼陷深層原生油氣藏含油氣性，實現大民屯凹陷成熟探區油氣資源新的規模發現，部署1口探井，設計井深4680m。結合勘探目的及設計中鉆遇地層的地層巖性，分析井底溫度高、可能存在異常高壓層、鉆遇脆性泥巖引起井壁坍塌的鉆井技術難點;由此針對性的研究提出抗高溫防塌水基鉆井液技術、安全鉆進技術措施，在沙三下沙四段保證了在150℃以上的高溫條件下鉆井液仍保持穩定性能，同時在鉆遇斷層、異常高壓層保證了安全順利鉆進。沈某南區塊抗高溫防塌鉆井技術研究應用，為區塊下步鉆井工程的安全高效施工提供技術指導，具有重要的現實意義。

2 區塊鉆井技術難點分析

2.1預測井底溫度高，對鉆井液耐溫性要求高

該井設計井深4680米，參照設計地溫梯度3℃/100m，預計井底溫度大約為155℃，要求MWD儀器和螺桿鉆具具有良好的抗高溫性能，否則極易損壞，造成不必要的起下鉆，增加鉆井成本。同時也要求鉆井液在高溫條件下仍然保證良好的流變性和懸浮性。

2.2鄰井施工異常，存在井下事故和井控風險

設計探井二開上部鉆遇地層1480m和2420m存在較大斷層，構造發育較為復雜，鉆井實施過程中存在井漏、井涌風險;同時該塊2100m-2900m為注采主力層位，地層虧空嚴重，設計探井500米范圍內有多口注水井，易造成水侵及井漏。此外二開設計鉆遇的S3下部及S4段硬脆性泥巖發育，易造成井壁坍塌，漏塌同段，鉆井液密度安全窗口窄，易出現井下復雜情況。

3抗高溫防塌水基鉆井液研究

為設計探井井眼的穩定，確定了以下鉆井液對策：a）合理選擇氯化鉀鉆井液密度，使其既能對井壁形成足夠的支撐力，又能避免液柱壓力過高導致裂縫擴張而發生井漏[1];b）保證氯化鉀和表面水化抑制劑含量，以降低黏土礦物的水化分散作用，解決剝蝕、掉塊等問題;c）加入納米封堵劑和可變形封堵劑等處理劑，提高鉆井液的封堵能力，防止微裂縫、層理擴張導致壓力傳遞[2];d）提高鉆井液的抗溫能力，使其在150℃以上的高溫條件下仍保持穩定性能;e）定期補充高效環保潤滑劑加量，保證鉆井液的潤滑性，降低鉆進、定向的摩阻扭矩大及粘卡等復雜幾率。基于上述設計，分別配制了密度為1.20 kg/cm3，1.50kg/cm3和1.80kg/cm3的氯化鉀鉆井液，測試其在150℃溫度下老化16h前后的基本性能。

由表3、4可以看出，不同密度的抗溫防塌水基鉆井液老化前后黏度和切力適中，觸變性強，濾失量低，老化后靜置2天，其上下密度基本無差異，高效潤滑劑析出并未影響鉆井液的沉降穩定性，也說明了該鉆井液具有良好的穩定性、剪切稀釋性和抗溫能力，能滿足鉆井需求。

4安全鉆進技術措施研究

針對二開井段斷層、地層虧空等難點制定了以下技術措施：a）鉆井時依靠高壓泥漿泵，采用高壓水力噴射技術，二開鉆進時，泵壓保持25MPa以上，提高機械鉆速，鉆遇上部砂礫巖、砂泥巖時降低泵沖，保證井徑規則，鉆遇大段軟泥巖時，發揮高壓泥漿泵最大優勢，攜帶巖屑，防止泥巖縮徑。鉆遇下部硬質泥巖時，降低泵沖，加快鉆進速度，避免長時間沖刷，使得硬質泥巖周期性垮塌[3]。b）獲取鄰邊注采井資料進行調查跟蹤，提前聯系甲方對注水井進行泄壓，避免鉆進過程中造成水侵。c）在鉆遇斷層前和注采同層前，做好短起下，確保上部井眼暢通;d）儲備好足夠泥漿，斷層及注采層內鉆進時加入隨鉆堵漏劑，若一旦出現井漏，能夠馬上進行堵漏作業。e）進入油氣層前，在井上儲備足夠的重晶石和氯化鉀，以平衡油氣層壓力。f）控制起鉆速度，防止抽汲誘噴，灌好鉆井液，及時核對灌入量，避免在空井條件下檢修設備。

5 現場應用情況及下步建議

針對二開鉆遇地層沙三下、沙四上地層深灰色泥巖硬脆性礦物含量高，易發生剝蝕、掉塊等問題，采用抗高溫防塌水基鉆井液，合理選擇鉆井液密度，提高鉆井液的封堵能力;鉆井至易造成井控問題的井段，提前制定相應的技術措施，保證了安全鉆進。沈某南區塊部署探井實現順利高效完鉆，對比原計劃提前16.4天，二開平均機械鉆速18.57m/h，且無井下事故發生和復雜情況發生。下步針對鉆井液的流變性能和密度的選擇上，還可以再次優化，可以進一步的提速增效。

參考文獻：

[1]王俊梅 謝剛等.抗高溫水基鉆井液技術研究[J].廣州化工.2019（16）

[2]陳浩.勝利油田中深部地層防塌鉆井液體系研究及應用[D].中國石油大學.2008

[3]周祥林 張麒麟等.查干凹陷火山巖與泥巖地層安全鉆井影響因素分析[J].斷塊油氣田.2013（06）

作者簡介：

石鵬（1985-），男，工程師，2010年畢業于中國石油大學（華東）石油工程專業，學士學位，現工作于中國石油遼河油田公司鉆采工程技術部，從事石油鉆井管理工作。